[发明专利]一种S型辐板车轮优化设计方法

摘要

本发明涉及一种S型辐板车轮优化设计方法，其步骤为：S1、确定载荷工况为直线工况、曲线工况、道岔工况、直线制动工况和曲线制动工况；S2、确定车轮性能指标为车轮静强度等效应力、多轴疲劳强度、制动热载荷和车轮质量；S3、对车轮进行参数化建模并确定设计变量、约束条件和目标函数；S4、将车轮静强度等效应力、制动热载荷和车轮质量作为输入函数，编写参数化模型和优化算法的语言程序，通过程序进行优化分析，获取最优解，完成S型辐板车轮的优化设计。本发明大大降低S型辐板设计时的工作量，保证在强度指标优异的前提下实现轻量化，降低车轮成本，降低车辆簧下质量，使车辆轮轨动态性能更优异，为S型辐板车轮设计提供精确优化的工具。

主权项

1.一种S型辐板车轮优化设计方法，其特征在于，含有以下步骤：S1、确定载荷工况参考国内外车轮强度评定准则相关标准，确定载荷工况为直线工况、曲线工况、道岔工况、直线制动工况和曲线制动工况；S2、确定车轮性能指标为车轮静强度等效应力、多轴疲劳强度、制动热载荷和车轮质量；S3、对车轮进行参数化建模并确定设计变量、约束条件和目标函数；建模的具体过程为：根据辐板的左上圆弧角度jiaodu1、左下圆弧角度jiaodu2、右上圆弧角度jiaodu3、右下圆弧角度jiaodu4画出4条直线，然后根据右上半径RSR、左上半径LSR和左侧x轴方向横向位置Lx、左侧y轴方向纵向位置Ly画出两个圆，再根据右上直径RSDR、左上直径LSDR作出与上面两个圆和斜线的两个公切圆，想成靠近轮辋的辐板轮廓；根据左侧X1轴方向横向位置LX1和左下直径LXDR画圆，并利用左下半径LXR画出内侧中部的公切圆形成辐板内侧轮廓；利用右下直径RXDR和右侧X1轴方向横向位置RX1画圆，然后画出此圆与右上半径RSR圆弧的公切圆，去掉不需要的直线和圆弧，形成整个辐板轮廓；所述设计变量为车轮S辐板的结构尺寸参数；所述约束条件为：约束条件一，曲线工况，新设计车轮辐板静强度等效应力最大值；约束条件二，道岔工况，新设计车轮辐板静强度等效应力最大值；约束条件三，曲线制动工况，新设计车轮辐板静强度等效应力最大值；直线制动工况，新设计车轮辐板静强度等效应力最大值；约束条件五，新设计车轮质量；所述目标函数是通过优化得到最小化解的参数，将直线工况、曲线工况、道岔工况三个机械载荷工况循环下的多轴疲劳强度作为目标函数；S4、将车轮静强度等效应力、制动热载荷和车轮质量作为输入函数，编写参数化模型和优化算法的语言程序，通过程序进行优化分析，获取最优解，完成S型辐板车轮的优化设计。